Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 1 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Oseanografi dapat diartikan secara sederhana sebagai suatu ilmu yang mempelajari lautan. Ilmu ini semata-mata bukanlah merupakan suatu ilmu yang murni, tetapi perpaduan dari berbagai macam ilmu yang lain. Kimia oseanografi berhubungan dengan reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam dan di dasar lautan dan juga menganalisa sifat-sifat dari air laut itu sendiri (Stewart, 2008).
Menurut Dharma (2010), oseanografi adalah bagian dari ilmu kebumian atau earth sciences yang mempelajari laut, samudra beserta isi dan apa yang berada di dalamnya hingga ke kerak samuderanya. Secara umum, oseanografi da pat dikelompokkan ke dalam 4 (empat) bidang ilmu utama yaitu: geologi oseanografi yang mempelajari lantai samudera atau litosfer di bawah laut; fisika oseanografi yang mempelajari masalah-masalah fisis laut seperti arus, gelombang, pasang surut dan temperatur air laut; kimia oseanografi yang mempelajari masalah-masalah kimiawi di laut, dan yang terakhir biologi oseanografi yang mempelajari masalah-masalah yang berkaitan dengan flora dan fauna atau biota di laut.
1.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dari praktikum Oseanografi Kimia ini adalah untuk mengetahui tingkat dan kadar kandungan bahan-bahan Kimia perairan yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan.
Tujuan dari praktikum Oseanografi Kimia ini adalah untuk memberikan kemampuan dalam pengukuran kadar bahan-bahan kimia perairan untuk mengetahui tingkat pencemaran suatu laut.
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 2 1.3 Waktu dan Tempat
Praktikum lapang Oseanografi Kimia dilaksanakan pada hari Sabtu dan Minggu, 19-20 November 2011 di Pantai Sendang Biru, Kecamatan Sumbermanjing Wetan, Desa Tambak Rejo, Kabupaten Malang
Praktikum laboratorium Oseanografi Kimia dilaksanakan pada hari Senin, 21 November 2011 pada pukul 10.50- 11.50 WIB, di Laboratorium Ilmu Kelautan, Gedung A lantai 1, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya, Malang.
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 3 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Parameter Kimia Perairan 2.1.1 DO
Dilapisan permukaan laut konsentrasi gas oksigen sangat bervariasi dan sangat dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu makin berkurang tingkat kelarutan oksigen. Tapi anehnya semakin dalam pada beberapa ratus meter di bawah permukaan air laut, walaupun suhu makin menurun ternyata kadar oksigennya jua semakin berkurang sehingga bisa di temukan lapisan air laut dengan kadar oksigen minimum. Di laut oksigen terlarut (dissolved oxygen) berasal dari dua sumber yakni dari atmosfer dan dari hasil proses fotosintesis fitoplankton dan berjenis tanaman lain. Keberadaan oksigen dalam air laut sangat diperlukan baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pemanfaatan bagi kebanyakan organism untuk kehidupan, antara lain pada proses respirasi di mana oksigen diperlukan untuk pembakaran (metabolisme) bahan organik sehingga terbentuk energi yang diikuti dengan pembentukan CO2
dan H2O (Wibisono, 2005).
Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO) dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan pembiakan.
Disamping itu, oksigen juga dibutuhkan untuk oksidasi bahan-bahan organik dan anorganik dalam proses aerobik. Sumber utama oksigen dalam suatu perairan berasal sari suatu proses difusi dari udara bebas dan hasil fotosintesis organisme yang hidup dalam perairan tersebut.
Kecepatan difusi oksigen dari udara, tergantung sari beberapa faktor, seperti kekeruhan air, suhu, salinitas, pergerakan massa air dan udara seperti arus, gelombang dan pasang surut (Salmin, 2005).
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 4 2.1.2 CO2
Energi kimia diturunkan dari fotosintesis melalui fiksasi karbon anorganik dari air laut yang mengandung bikarbonat yang tinggi, serta dari karbondioksida yang dihasilkan oleh hewan inang. Karbon terikat ini kemudian digunakan untuk mensintesis zooxhantellae baru, untuk respirasi, dan translokasi. Karbon yang telah ditranslokasi ini kemudian digunakan untuk respirasi hewan, untuk mensintesis biomassa hewan baru, dan dilepaskan dari hewan dalam bentuk partikulat atau karbon organik terlarut, seperti lendir, matriks organik.
Telah diperkirakan bahwa sekitar 91% dari energi hasil fotosintesis pada karang scleractinian ditranslokasikan; alokasi utama dari energi adalah untuk respirasi bagi jaringan hewan, dengan hanya sedikit saja penggunaan untuk pertumbuhan dan reproduksi (Nganro, 2009).
Menurut Purba dan Khan (2010), kandungan karbondioksida di atmosfer sangat kecil yakni 0,03%, sedangkan di perairan adalah 15%
dari semua gas-gas yang terlarut. Karbondioksida terabsorbsi dengan cepat dari udara ke perairan tetapi sangat lambat dari perairan ke atmosfer. Hal ini disebabkan di perairan karbondioksida membentuk ikatan karbonat (CaCO3) yang digunakan oleh organisme akuatik untuk membentuk skeleton. Selanjutnya, kadar oksigen terlarut berkisar 36%
dari gas-gas yang terlarut di perairan. Oksigen ini digunakan oleh organisme ataupun tumbuhan laut untuk melakukan aktivitas metabolismenya. Perhitungan karbondioksida dapat dihitung dengan menggunakan winkler titration, dimana titrasi ini adalah metode tidak langsung dengan serangkaian reaksi redoks.
2.1.3 Nitrat
Menurut Effendi (2003), nitrat (NO3) adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan nutrient utama bagi pertumbuhan tanaman dan algae. Nitrat sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan. Nitrifikasi yang merupakan proses oksidasi ammonia menjadi nitrit dan nitrat adalah proses yang penting dalam siklus nitrogen dan berlangsung pada kondisi aerob. Oksidasi nitrit menjadi ammonia
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 5 ditunjukan dalam persamaan berikut (a). Sedangkan oksidasi nitrit menjadi nitrat ditujukan dalam persamaan (b).
2NH3 + 3O2 nitromonas 2NO2– + 2H+ + 2H2O (a) 2NO2--
+ O2 nitrobakter 2NO3--
(b) Nitrat menyebabkan kualitas air menurun, menurunkan oksigen terlarut, penurunan populasi ikan, bau busuk, rasa tidak enak. Nitrat adalah ancaman bagi kesehatan manusia terutama untuk bayi, menyebabkan kondisi yang dikenal sebagai methemoglobinemia, yang juga disebut "sindrom bayi biru". Air tanah yang digunakan untuk membuat susu bayi yang mengandung nitrat, saat nitrat masuk kedalam tubuh bayi nitrat dikonversikan dalam usus menjadi nitrit, yang kemudian berikatan dengan hemoglobin dan membentuk methemoglobin, sehingga mengurangi daya angkut oksigen oleh darah (Tresna, 2000).
2.1.4 Phospat
Phospat mengandung phosfor dan oksigen, dan semua itu terdapat pada semua makhluk hidup. Penambahan phospat d perairan merupakan variasi alam secara biologis. Penambhan phospat justru membuat penambahan alga di perairan (Firmansyah, 2006).
Menurut Haekal (2008), phospat adalah senyawa phosphor yang anionnya mempunyai atom phosphor yang di lingkupi oleh empat atom oksigen yang terletak pada sudut-sudut tetrahedron. Asam phospat atau yang sering disebut asam orthophospat dengan rumus kimia H3PO4
adalah asam berbasa tiga deret garam, yaitu orthophospat primer, misal NaH2PO4; orthophospat sekunder, misal Na2HPO4; dan orthophospat tersier, misal Na3PO4.
Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah). Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh dekomposer (pengurai) menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat banyak terdapat di batu karang dan fosil (Titha, 2011).
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 6 2.1.5 Amonia
Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini di dapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Walaupun amonia memiliki sumbangan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi, amonia sendiri adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan. Kontak dengan gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian.
Amonia yang digunakan secara komersial dinamakan amonia anhidrat.
Istilah ini menunjukkan tidak adanya air pada bahan tersebut. Karena amonia mendidih di suhu -33 °C, cairan amonia harus disimpan dalam tekanan tinggi atau temperatur amat rendah. Walaupun begitu, kalor penguapannya amat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa di dalam sungkup asap. Amonia diproduksi dengan mereaksikan gas Hydrogen (H2) dan Nitrogen (N2) dengan rasio H2 : N2 = 3 : 1. Disamping dua komponen tersebut campuran juga berisi inlet dan gas-gas yang dibatasi kandungannya, seperti Argon (Ar) dan Methan (CH4) (Rutbeyta, 2009).
Adanya amonia dalam air akan mempengaruhi pertumbuhan biota budi daya. Pengaruh langsung dari kadar ammonia tinggi yang belum mematikan adalah rusaknya jaringan insang, diman lempeng insang membengkak sehingga fungsinya sebagai alat pernafasan akan terganggu. Sebagai akibat lanjut, dalam keadaan kronis biota budi daya tidak lagi hidup normal. Penyebab timbulnya amonia dalam air tambak/kolam adalah sisa-sisa ganggang yang mati, sisa pakan, dan kotoran budi daya sendiri. Ada beberapa prosedur yang dikenal untuk menentukan amonia dalam air, yaitu metode Nessler, metode phenate, metode elektroda Ammonia-Selective, metode gas khormatografi dan metode titrasi (Ghufran dan Andy, 2011).
2.1.6 pH
Derajat keasaman (pH) mempunyai pengaruh yang besar terhadap tumbuh-tumbuhan dan hewan-hewan air, sehingga sering dipergunakan sebagai petunjuk untuk menyatakan baik buruknya keadaan air sebagai lingkungan hidup, walaupun baik buruknya suatu
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 7 perairan masih tergantung pula pada faktor-faktor yang lain. Untuk menciptakan suasana yang bagus dalam suatu perairan, pH air harus sudah agak mantap atau tidak terlalu bergoncang, karena ikan hanya tahan terhadap penggoncangan pH antara 5 sampai 8. Jika keadaan ini terpenuhi, ikan-ikan dapat hidup normal. Walaupun penggoncangan pH suatu perairan kecil tetapi kalau penggoncangan terjadi dalam waktu yang sangat singkat (mendadak), ikan tetap tidak dapat hidup normal, bahkan kadang-kadang ikan akan mati (Sriharti, 1992).
Derajat keasaman menunjukan aktifitas ion hidrogen dalam larutan tersebut dan dinyatakan sebagai konsentrasi ion hidrogen (mol/l) pada suhu tertentu atau pH = -log (H+). Konsentrasi pH mempengaruhi tingkat kesuburan perairan karena mempengaruhi kehidupan jazad renik.
Perairan yang asam cenderung menyebabkan kematian pada ikan. Hal ini disebabkan konsentrasi oksigen akan rendah sehingga, aktifitas pernapasan tinggi dan selera makan berkurang (Kangkan, 2006).
2.1.7 Salinitas
Salinitas adalah konsentrasi seluruh larutan garam yang diperoleh dari dalam air laut. Salinitas sangat berpengaruh pada tekanan osmotik air. Semakin tinggi salinitasnya maka akan semakin tinggi pula tekanan osmotiknya. Biota yang hidup di dalam air harus mampu menyesuaikan terhadap tekanan osmotiknya yang ada di lingkungannya. Pada umunya salinitas air laut normal berkisar antara 32‰-35‰ (Ghufran, 2005).
Menurut Dharma (2010), salinitas adalah tingkat keasinan atau kadar garam terlarut dalam air. Salinitas juga dapat mengacu pada kandungan garam dalam tanah. Kandungan garam pada sebagian besar danau,sungai, dan saluran air alami sangat kecil sehingga air di tempat ini dikategorikan sebagai air tawar. Kandungan garam sebenarnya pada air ini, secara definisi, kurang dari 0,05%. Jika lebih dari itu, air dikategorikan sebagai air payau atau menjadi saline bila konsentrasinya 3 sampai 5%. Lebih dari 5%, ia disebut brine.
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 8 Faktor – faktor yang mempengaruhi salinitas:
1. Penguapan, makin besar tingkat penguapan air laut di suatu wilayah, maka salinitasnya tinggi dan sebaliknya pada daerah yang rendah tingkat penguapan air lautnya, maka daerah itu rendah kadar garamnya.
2. Curah hujan, makin besar/banyak curah hujan di suatu wilayah laut maka salinitas air laut itu akan rendah dan sebaliknya makin sedikit/kecil curah hujan yang turun salinitas akan tinggi.
Salinitas Air Berdasarkan Persentase Garam Terlarut
Air Tawar Air Payau Air Saline Brine
< 0.05 % 0.05 – 3 % 3 – 5 % > 5 %
Tabel 1. Salinitas Air
2.2 Baku Mutu Parameter Kimia Dalam Perairan
Batas toleransi organisme terhadap pH bervariasi tergantung pada suhu, oksigen terlarut, dan kandungan garam-garam ionik suatu perairan. Kebanyakan perairan alami memiliki pH berkisar antara 6-9. Sebagian besar biota perairan sensitif terhadap perubahan pH dan menyukai nilai pH sekitar 7–8,5 (Effendi, 2003 dalam Wijaya, 2009).
Air laut mempunyai kemampuan sebagai penyangga untuk mencegah penambahan pH dimana penambahan nilai pH yang sedikit saja dapat menunjukkan terganggunya sistem penyangga. Nilai pH di Perairan Indonesia pada umumnya berkisar antara 6,0-8,5. Perairan dengan nilai pH kurang dari 4 merupakan perairan yang bersifat asam dan akan mengakibatkan kematian organisme akuatik, sedangkan bila pH lebih dari 9,5 perairan tersebut tidak produktif (Wardoyo, 1975 dalam Simanjutak, 1994).
Menurut Lumbantobing (1996) dalam Wijaya (2009), menggolongkan kualitas air di perairan mengalir menjadi lima golongan berdasarkan kandungan oksigen terlarut seperti yang terlihat dalam Tabel.
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 9 Tabel 2. Kualitas Air Berdasarkan Kandungan O2 Terlarut.
Menurut Efendi (2003) dalam Wijaya (2009), kadar nitrat di perairan alami hampir tidak pernah lebih dari 0,1 mg/liter. Kadar nitrat yang lebih dari 5 mg/liter menggambarkan terjadinya pencemaran antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia.
Menurut Andriani (1999) dalam Erliani, et al (2007) menyatakan bahwa kadar oksigen terlarut minimum dalam perairan disarankan tidak kurang dari 4 mg/L dan dalam kondisi tidak terdapat senyawa beracun, konsentrasi 2 mg/L sudah cukup mendukung kehidupan perairan. Senyawa yang diperlukan oleh organisme autotrofik sebagai zat hara adalah nitrat dan fosfat menunjukkan kisaran N antara 0,036-0,163 mg/L dan kisaran fosfat 0,034-0,102 mg/L.
Menurut Kangkan (2006), salinitas air laut bebas mempunyai kisaran 30- 36 ppt. Sedangkan daerah pantai mempunyai variasi salinitas yang lebih besar.
Semua organisme dalam perairan dapat hidup pada perairan yang mempunyai perubahan salinitas kecil.
Amonia di perairan bersumber dari pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen anorganik (tumbuhan dan biota perairan yang telah mati) oleh mikroba jamur (proses amonifikasi). Amonia jarang ditemukan pada perairan yang mendapat cukup pasokan oksigen. Kadar amonia di perairan alami biasanya tidak lebih dari 0,1 mg/liter (Effendi, 2003 dalam Wijaya, 2009).
2.3 Pengaruh Parameter Kimia pada Biota Laut 2.3.1 Pengaruh Negatif
Menurut Alaerst dan Sartika (1987), senyawa ammonia, nitrit, nitrat dan bentuk senyawa lainnya berasal dari limbah pertanian, pemukiman dan industri. Secara alami senyawa ammonia di perairan berasal dari hasil metabolisme hewan dan hasil proses dekomposisi
Oseanografi Kimia Kelompok 13 Page 10 bahan organik oleh bakteri. Jika kadar ammonia di perairan terdapat dalam jumlah yang terlalu tinggi (lebih besar dari 1,1 mg/l pada suhu 25 0C dan pH 7,5) dapat diduga adanya pencemaran.
Sumber ammonia di perairan adalah hasil pemecahan nitrogen organic (protein dan urea) dan nitrogen anorganik yang terdapat dalam tanah dan air, juga berasal dari dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) yang dilakukan oleh mikroba dan jamur yang dikenal dengan istilah ammonifikasi (Effendi, 2003).
2.3.2 Pengaruh Positif
Menurut Welch (1980), nitrogen merupakan salah satu unsur penting bagi pertumbuhan organisme dan proses pembentukan protoplasma, serta merupakan salah satu unsur utama pembentukan protein. Diperairan nitrogen biasanya ditemukan dalam bentuk amonia, amonium, nitrit dan nitrat serta beberapa senyawa nitrogen organik lainnya. Pada umumnya nitrogen diabsorbsi oleh fitoplankton dalam bentuk nitrat (NO3 – N) dan ammonia (NH3 – N). Fitoplankton lebih banyak menyerap NH3 – N dibandingkan dengan NO3 – N karena lebih banyak dijumpai diperairan baik dala kondisi aerobik maupun anaerobik.
Senyawa-senyawa nitrogen ini sangat dipengaruhi oleh kandungan oksigen dalam air, pada saat kandungan oksigen rendah nitrogen berubah menjadi Amonia (NH3) dan saat kandungan oksigen tinggi nitrogen berubah menjadi nitrat (NO3-
).
Nitrat (NO3) adalah bentuk nitrogen utama di perairan alami. Nitrat merupakan salah satu nutrien senyawa yang penting dalam sintesa protein hewan dan tumbuhan. Konsentrasi nitrat yang tinggi di perairan dapat menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan organisme perairan apabila didukung oleh ketersediaan nutrien. Konsentrasi ammonia untuk keperluan budidaya laut adalah” 0,3 mg/l (KLH, 2004). Sedangkan untuk nitrat adalah berkisar antara 0,9 – 3,2 mg/l (KLH, 2004; DKP, 2002).
